(57)【要約】本発明は、低コストでありながら、プラスイオン及びマイナスイオンを高精度に検出することが可能なイオンセンサ及び表示装置を提供する。本発明は、電界効果トランジスタを含むイオンセンサであって、前記イオンセンサは、イオンセンサアンテナ及びキャパシタを更に含み、前記イオンセンサアンテナと、前記キャパシタの一方の端子とは、前記電界効果トランジスタのゲート電極に接続され、前記キャパシタの他方の端子には、電圧が印加される。
2011152208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界効果トランジスタを含むイオンセンサであって、
前記イオンセンサは、イオンセンサアンテナ及びキャパシタを更に含み、
前記イオンセンサアンテナと、前記キャパシタの一方の端子とは、前記電界効果トランジスタのゲート電極に接続され、
前記キャパシタの他方の端子には、電圧が印加される
ことを特徴とするイオンセンサ。
【請求項２】
前記電圧は、可変である
ことを特徴とする請求項１に記載のイオンセンサ。
【請求項３】
前記電界効果トランジスタは、第一電界効果トランジスタであり、
前記イオンセンサアンテナは、第一イオンセンサアンテナであり、
前記キャパシタは、第一キャパシタであり、
前記イオンセンサは、第二電界効果トランジスタ、第二イオンセンサアンテナ及び第二キャパシタを更に含み、
前記第二イオンセンサアンテナと、前記第二キャパシタの一方の端子とは、前記第二電界効果トランジスタのゲート電極に接続され、
前記第二キャパシタの他方の端子には、電圧が印加され、
前記第一キャパシタの容量の大きさと、前記第二キャパシタの容量の大きさとは、互いに異なる
ことを特徴とする請求項１又は２記載のイオンセンサ。
【請求項４】
前記電界効果トランジスタは、アモルファスシリコン又は微結晶シリコンを含む
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のイオンセンサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のイオンセンサと、表示部駆動回路を含む表示部とを備えた表示装置であって、
前記表示装置は、基板を有し、
前記電界効果トランジスタ及び前記イオンセンサアンテナと、前記表示部駆動回路の少なくとも一部とは、前記基板の同一主面上に形成される
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンセンサ及び表示装置に関する。より詳しくは、イオン発生装置等に好適な高精度にイオン濃度を測定するイオンセンサと、該イオンセンサを備えた表示装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気中に発生させたプラスイオン及びマイナスイオン（以下、「両イオン」又は単に「イオン」とも言う。）によって空気中に浮遊する細菌を殺菌して、空気を清浄にする作用が見出され、この技術を応用した空気清浄機等のイオン発生装置が、快適性と健康志向の時代にもマッチして大きな注目を集めている。【０００３】
ところが、イオンは目に見えないので、直接見て確認することはできない。その一方、空気清浄機等の使用者にしてみれば、イオンが正常に発生しているかどうかや、所望の濃度のイオンが実際に発生しているかどうかを知りたいと思うのが自然である。【０００４】
この点に関して、大気中のイオン濃度を計測するイオンセンサを備え、該イオンセンサで計測したイオン濃度を表示する表示部を備えた空気調和機が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。【０００５】
当然のことながら、空気中に発生させたイオンの濃度を正確に知るために、イオンセンサは高精度であることが好ましい。【０００６】
この点に関して、バックゲートに印加する電圧を変化させることにより、ゲート電極の電位を調整し、閾値のバラツキを抑えるバイオセンサ（例えば、特許文献２参照。）や、電界効果トランジスタとイオンセンサとを一体的に形成し、測定環境の影響を低減させる電界効果トランジスタ型イオンセンサが開示されている（例えば、特許文献３参照。）。【０００７】
また、イオン発生部から発生した正イオン及び負イオンを定量するイオンセンサ部と、定量されたイオン量を表示する表示部とを備えたイオン発生素子が知られている（例えば、特許文献４参照。）。更に、大気中のイオン濃度を計測するイオンセンサと、家電製品が現在どのような状態にあるのかを表示する表示部とを備えたイオンセンサ内蔵家電製品用リモコンが知られている（例えば、特許文献５参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３３２１６４号公報
【特許文献２】特開２００２−２９６２２９号公報
【特許文献３】特開２００８−２１５９７４号公報
【特許文献４】特開２００３−３３６８７２号公報
【特許文献５】特開２００４−１５６８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のイオンセンサのように、イオンセンサアンテナに接続されたゲートの電位変化を利用するタイプのイオンセンサ（以下、「シングルゲートセンサ」とも言う。）では、プラスイオン及びマイナスイオンの両イオンを高精度に検出しようとすると、高コストとなってしまう。【００１０】
シングルゲートセンサは、イオンセンサアンテナで空気中のイオンを捕集し、イオンセンサアンテナが検知したイオンの量に応じてイオンセンサアンテナと接続されたゲートの電位Ｖｇが変化する。Ｖｇの変化に応じて、ドレイン電流（Ｉｄ）が変化し、このＩｄからイオン濃度を算出する。【００１１】
ここで、イオンセンサの感度について説明する。イオン濃度計測開始時のアンテナの電位をＶ０、所定時間ｔに亘りイオン濃度を計測した後のアンテナの電位をＶｔとし、差分Ｖ０−ＶｔをΔＶとする。更に、イオン濃度計測開始時のドレイン電流をＩｄ，０、所定時間ｔ経過後のドレイン電流をＩｄ，ｔとし、差分Ｉｄ，０−Ｉｄ，ｔをΔＩｄとする。このとき、感度はΔＩｄ／ΔＶで示される。すなわち、ΔＶに対して、ΔＩｄが大きいほど高感度であると言える。【００１２】
ここで、図１１及び図１２を用いて、シングルゲートセンサのＩｄ−Ｖｇカーブについて説明する。このセンサは、図１２に示すＮチャネル型のＴＦＴ５０を含んで構成され、ＴＦＴ５０は、基板５９上に形成され、ゲート電極５１、絶縁膜５２、水素化ａ−Ｓｉ層５３、ｎ＋ａ−Ｓｉ層５４、電極層、絶縁膜５７及びバックゲート電極５８を含み、これらの部材は基板５９側からこの順に積層されている。電極層は、ソース電極５５及びドレイン電極５６を含み、絶縁膜５７は、厚み３５０ｎｍのＳｉＮｘ膜である。ｎ＋ａ−Ｓｉ層５４は、リン（Ｐ）等のＶ族元素がドーピングされる。ゲート電極５１には、イオンセンサアンテナ（図示せず）が接続されている。図１１は、図１２で示したＴＦＴ５０のＩｄ−Ｖｇカーブを示し、バックゲート電極５８の電位（Ｖｂ）を０Ｖに固定し、ゲート電極５１の電位（Ｖｇ）を−２０Ｖから＋２０Ｖまで変化させた際のＩｄ−Ｖｇカーブを示すグラフである。すなわち、図１１は、ＴＦＴ５０をシングルゲートセンサとして機能させる場合のＩｄ−Ｖｇカーブを示す。なお、ソース及びドレイン間の電圧は、＋１０Ｖに設定した。【００１３】
マイナスイオン濃度を測定するとき、イオンセンサアンテナは、マイナスイオンを捕集するために、プラスの電位が印加される。このとき、イオンセンサアンテナと接続されたゲート電極５１もプラスの電位が印加されることとなり、ΔＶは、プラスの電位同士の差分となる。このとき、Ｉｄ，０及びＩｄ，ｔはいずれも比較的大きく、ΔＩｄを高精度に検出することができる。つまり、マイナスイオン濃度の測定においては、概ね高精度な測定結果が得られると言える。【００１４】
一方、プラスイオン濃度を測定するとき、イオンセンサアンテナは、プラスイオンを捕集するために、マイナスの電位が印加される。このとき、イオンセンサアンテナと接続されたゲート電極５１もマイナスの電位が印加されることとなり、ΔＶは、マイナスの電位同士の差分となる。このとき、Ｉｄ，０及びＩｄ，ｔはいずれも非常に小さく、ΔＩｄを高精度に検出することが困難である。つまり、プラスイオン濃度の測定においては、高精度な結果を得られないと言える。これは、Ｎチャネル型のＴＦＴにおいては、ゲート電極５１の電位がマイナスであるときは、ほとんどドレイン電流が流れないことに起因する。【００１５】
なお、Ｐチャネル型のＴＦＴを備えるイオンセンサにおいては、逆に、プラスイオン濃度を高精度に算出することは可能であるが、マイナスイオン濃度を高精度に算出することが困難となる。【００１６】
上記の通り、Ｎチャネル型又はＰチャネル型のＴＦＴのいずれか一方を備えたシングルゲートイオンセンサでは、両イオンを高精度に測定することは困難であった。両イオンを高精度に測定するためには、Ｎチャネル型及びＰチャネル型のＴＦＴの両方を備える必要があり高コストとなってしまう。【００１７】
更に、特許文献２及び３に記載のイオンセンサのように、ＴＦＴのバックゲートの電位変化を利用してイオン濃度を測定するタイプのイオンセンサ（以下、「ダブルゲートセンサ」とも言う。）について説明する。【００１８】
ダブルゲートセンサは、イオンセンサアンテナで空気中のイオンを捕集し、イオンセンサアンテナが検知したイオンの量に応じてイオンセンサアンテナと接続されたバックゲートの電位Ｖｂが変化する。他方、ゲートの電位Ｖｇは、所望の電位に設定される。そして、Ｖｂの変化に応じて、ドレイン電流（Ｉｄ）が変化し、このＩｄからイオン濃度を算出する。【００１９】
図１３は、図１２で示したＴＦＴ５０のＩｄ−Ｖｇカーブを示し、バックゲート電極５８の電位（Ｖｂ）を−６Ｖから＋６Ｖまで変化させた際のＩｄ−Ｖｇカーブを示すグラフである。すなわち、図１３は、ＴＦＴ５０をダブルゲートセンサとして機能させる場合のＩｄ−Ｖｇカーブを示す。なお、ソース及びドレイン間の電圧は、＋１０Ｖに設定した。【００２０】
バックゲートを有するＴＦＴを用いることで、原理的には、両イオンを検出することが可能である。しかしながら、下記（１）又は（２）の対策を施さないとΔＩｄを大きくできず、高精度にイオンを検出することが困難となる。（１）イオンの吸着量に比例するバックゲートの電位を大きくとること、（２）バックゲート及びチャネル間の距離を小さくすること。ただ、コスト面で有利なアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いる場合、ａ−Ｓｉは、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）等よりもキャリアの移動度が低いため、Ｉｄ自身を大きくとらないと、ノイズ等の影響を受けて、高精度にイオンを検出することが困難となる。しかし、Ｉｄを大きくすると、Ｖｇが閾値よりも高い領域でＴＦＴを駆動することとなるため、ΔＩｄが小さくなり、高精度にイオンを検出することが困難となる。また、バックゲート及びチャネル間の距離を小さくすると、ＴＦＴの歩留まりが低下してしまうため、やはり高コストとなってしまう。【００２１】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、低コストでありながら、プラスイオン及びマイナスイオンを高精度に検出することが可能なイオンセンサ及び表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者らは、低コストでありながら、プラスイオン及びマイナスイオンを高精度に検出することが可能なイオンセンサについて種々検討したところ、トランジスタのゲート電極にキャパシタを接続することにより、ＴＦＴのゲートの電位Ｖｇをプラスに突上げる又はマイナスに突下げることができ、高精度にイオンを検知するのに適した電圧領域にＶｇをシフトでき、その結果、Ｎチャネル型のＴＦＴ、又は、Ｐチャネル型のＴＦＴのいずれか一方のみを備えるイオンセンサであっても、プラスイオン及びマイナスイオンの両方を高精度に検出することが可能であることを見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。【００２３】
すなわち、本発明の一側面は、電界効果トランジスタを含むイオンセンサであって、前記イオンセンサは、イオンセンサアンテナ及びキャパシタを更に含み、前記イオンセンサアンテナと、前記キャパシタの一方の端子とは、前記電界効果トランジスタのゲート電極に接続され、前記キャパシタの他方の端子には、電圧が印加されることを特徴とするイオンセンサである。
以下、前記イオンセンサについて詳述する。【００２４】
前記イオンセンサは、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、「ＦＥＴ」とも言う。）を含み、感知するイオンの濃度に応じてＦＥＴのチャネルの電気抵抗が変化し、この変化をＦＥＴのソース及びドレイン間の電流又は電圧変化として検出する。【００２５】
前記ＦＥＴの種類は特に限定されるものではないが、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下「ＴＦＴ」とも言う。）及びＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ＦＥＴ）が好ましい。ＴＦＴは、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置や有機ＥＬ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置に好適に用いられる。ＭＯＳＦＥＴは、ＬＳＩやＩＣ等の半導体チップに好適に用いられる。【００２６】
なお、ＴＦＴの半導体材料は特に限定されず、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）、微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）、連続粒界結晶シリコン（ＣＧ−Ｓｉ）、酸化物半導体等が挙げられる。また、ＭＯＳＦＥＴの半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコンが挙げられる。【００２７】
前記イオンセンサは、イオンセンサアンテナ（以下、単に「アンテナ」とも言う。）を更に含み、前記イオンセンサアンテナは、前記電界効果トランジスタのゲート電極に接続される。アンテナは、空気中のイオンを感知（捕集）する導電部材である。より詳細には、アンテナにイオンが到来するとそのイオンによってアンテナの表面が帯電し、そして、アンテナに接続されたＦＥＴのゲート電極の電位が変化し、その結果、ＦＥＴのチャネルの電気抵抗が変化する。【００２８】
前記イオンセンサは、キャパシタを更に含み、前記キャパシタの一方の端子は、電界効果トランジスタのゲート電極に接続され、前記キャパシタの他方の端子には、電圧が印加される。これにより、ＦＥＴのソース及びドレイン間の電流又は電圧値を測定する時、ＦＥＴの導電型がＮチャネル型の場合はＦＥＴのゲートの電位をプラスに突上げ、ＦＥＴの導電型がＰチャネル型の場合はＦＥＴのゲートの電位をマイナスに突下げることができる。そのため、Ｎチャネル型又はＰチャネル型において、高精度にイオンを検知するのに適した電圧領域にゲートの電位をシフトすることができる。その結果、Ｎチャネル型又はＰチャネル型のいずれかの導電型のＦＥＴのみを用いて、プラスイオン及びマイナスイオンの両方を高精度に検出することが可能となる。また、Ｎチャネル型又はＰチャネル型のいずれかの導電型のＦＥＴを形成するだけでよいので、製造コストを削減することができる。【００２９】
前記キャパシタの種類は特に限定されるものではないが、単板型の構造を有するキャパシタであることが好ましい。該キャパシタは、ＦＥＴの電極や配線と同時に形成されることが可能であり、低コスト化が可能である。【００３０】
前記イオンセンサの構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
前記イオンセンサにおける好ましい形態について以下に詳しく説明する。【００３１】
前記キャパシタの他方の端子に印加される電圧は、可変であることが好ましい。これにより、Ｖｇの突上げ又は突下げ量を適宜調整することができるので、Ｖｇを最適な電圧領域に容易に移動させることができる。【００３２】
前記ＦＥＴは、第一ＦＥＴであり、前記イオンセンサアンテナは、第一イオンセンサアンテナであり、前記キャパシタは、第一キャパシタであり、前記イオンセンサは、第二ＦＥＴ、第二イオンセンサアンテナ及び第二キャパシタを更に含み、前記第二イオンセンサアンテナと、前記第二キャパシタの一方の端子とは、前記第二ＦＥＴのゲート電極に接続され、前記第二キャパシタの他方の端子には、電圧が印加され、前記第一キャパシタの容量の大きさと、前記第二キャパシタの容量の大きさとは、互いに異なってもよい。これにより、同じ電圧を第一及び第二キャパシタに印加したとしても、第一ＦＥＴを含む回路と、第二ＦＥＴを含む回路とにおいて、最適なＶｇの突上げ又は突下げ量をそれぞれ得ることができる。【００３３】
前記第一及び第二ＦＥＴは、ａ−Ｓｉ又はμｃ−Ｓｉを含むことが好ましい。ａ−Ｓｉ及びμｃ−Ｓｉの移動度は、ｐ−Ｓｉ等よりも低い。したがって、上述のように、ａ−Ｓｉ又はμｃ−Ｓｉを含む従来のダブルゲートセンサでは、高精度に両イオンを検出することが特に困難であった。それに対して、前記イオンセンサによれば、ａ−Ｓｉ又はμｃ−Ｓｉを含む場合でもプラスイオン及びマイナスイオンを高精度に検出することができる。すなわち、本発明の効果を特に効果的に奏することができる。また、比較的安価なａ−Ｓｉ又はμｃ−Ｓｉを用いることで、低コストでありながら高精度に両イオンを検出することが可能なイオンセンサを提供することが可能となる。【００３４】
本発明の他の側面は、前記イオンセンサと、表示部駆動回路を含む表示部とを備えた表示装置であって、前記表示装置は、基板を有し、前記電界効果トランジスタ及び前記イオンセンサアンテナと、前記表示部駆動回路の少なくとも一部とは、前記基板の同一主面上に形成される表示装置でもある。これにより、イオンセンサを基板の額縁領域等の空いたスペースに設けることができ、また、表示部駆動回路を形成する工程を援用してイオンセンサを形成できる。その結果、前記イオンセンサ及び表示部を備えた、低コストでかつ小型化が可能な表示装置を提供することが可能となる。【００３５】
前記表示装置の種類は特に限定されないが、好適には、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が挙げられる。ＦＰＤとしては、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が挙げられる。【００３６】
前記表示部は、表示機能を発揮させるための要素を含むものであり、表示部駆動回路の他に、例えば、表示素子、光学フィルム等を含む。前記表示部駆動回路は、表示素子を駆動するための回路であり、例えば、ＴＦＴアレイ、ゲートドライバ、ソースドライバ等の回路を含む。なかでも、前記表示部駆動回路の少なくとも一部は、ＴＦＴアレイであることが好ましい。【００３７】
なお、表示素子とは、発光機能又は調光機能（光のシャッター機能）を有する素子であり、表示装置の画素又はサブ画素毎に設けられる。【００３８】
例えば、液晶表示装置は、通常、対向する一対の基板と、両基板の間に調光機能を有する表示素子とを備える。より具体的には、液晶表示装置の表示素子は、通常、一対の電極と、両基板の間に狭持された液晶とを含む。【００３９】
また、有機ＥＬディスプレイは、通常、発光機能を有する表示素子を基板上に備える。より具体的には、有機ＥＬディスプレイの表示素子は、通常、陽極、有機発光層及び陰極が積層された構造を含む。【００４０】
また、プラズマディスプレイは、通常、対向する一対の基板と、両基板の間に発光機能を有する表示素子とを備える。より具体的には、プラズマディスプレイの発光素子は、通常、一対の電極と、一方の基板に形成された蛍光体と、両基板の間に封入された希ガスとを含む。【００４１】
前記表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
前記表示装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。なお、第一ＦＥＴ及び第一イオンセンサアンテナに係る形態は、前記第二ＦＥＴ及び第二イオンセンサアンテナに適用することも可能である。【００４２】
前記ＦＥＴは、第一ＦＥＴであり、前記表示部駆動回路は、第三ＦＥＴを含み、前記第一ＦＥＴ及びイオンセンサアンテナ（第一イオンセンサアンテナ）と、前記第三ＦＥＴとは、前記基板の同一主面上に形成されることが好ましい。これにより、第一及び第三ＦＥＴを形成するための材料や工程の少なくとも一部を同じくすることが可能となり、第一及び第三ＦＥＴの形成に必要なコストを削減することが可能となる。【００４３】
また、従来のイオンセンサと表示部とを備えた装置においては、イオンセンサは平行平板型の電極を利用したものが一般的であった。例えば、特許文献４に記載のイオンセンサは、対向する平板型の加速電極及び捕集電極を備えている。このような平行平板型のイオンセンサは、製造上の加工精度の限界から、μｍオーダーでの加工は困難であるため、小型化が困難である。特許文献５に記載のイオンセンサ内蔵家電製品用リモコンにおいても、イオンセンサには、一組のイオン加速電極とイオン捕集電極からなる並行平板電極が用いられており、やはり小型化が困難である。一方、上記形態のように、イオンセンサ素子として、ＦＥＴ及びアンテナを利用することにより、フォトリソ法によってイオンセンサ素子の製造が可能となるため、μｍオーダーでの加工が可能となり、平行平板型のイオンセンサよりも小型化することが可能である。また、液晶表示パネルにおいては電極間ギャップ（ＴＦＴアレイ基板と対向基板とのギャップ）は一般的には３〜５μｍ程度であり、ＴＦＴアレイ基板及び対向基板にそれぞれ電極を設け、平行平板型のイオンセンサを形成しても、ギャップにイオンを導入することが困難と考えられる。一方、上記形態のように、ＦＥＴ及びアンテナを利用するイオンセンサ素子は、対向基板を必要としないため、イオンセンサを備えた表示装置を小型化することが可能である。【００４４】
なお、イオンセンサ素子とは、空気中のイオン濃度を電気的な物理量に変換するための必要最低限の素子である。【００４５】
前記第三ＦＥＴの種類は特に限定されるものではないが、ＴＦＴであることが好ましい。ＴＦＴは、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に好適に用いられる。【００４６】
なお、第三ＦＥＴをＴＦＴとした場合の半導体材料は特に限定されず、例えば、ａ−Ｓｉ、ｐ−Ｓｉ、μｃ−Ｓｉ、ＣＧ−Ｓｉ、酸化物半導体等が挙げられるが、なかでも、ａ−Ｓｉ及びμｃ−Ｓｉが好適である。【００４７】
前記イオンセンサアンテナ（第一イオンセンサアンテナ）は、透明導電膜を含む表面（露出部）を有することが好ましい。換言すれば、前記イオンセンサアンテナの表面は、透明導電膜によって覆われることが好ましい。これにより、アンテナの非露出部（例えば、金属配線を含んで構成される部分）が外部環境に曝露され、腐食するのを防ぐことができる。【００４８】
前記透明導電膜は、第一透明導電膜であり、前記表示部は、第二透明導電膜を有することが好ましい。透明導電膜は、導電性と光学的な透明性とを合わせ持つことから、上記形態により、第二透明導電膜を表示部の透明電極として好適に用いることができる。また、第一透明導電膜及び第二透明導電膜を形成するための材料や工程の少なくとも一部を互いに同じくすることが可能となるので、第一透明導電膜を低コストで形成することが可能となる。【００４９】
前記第一透明導電膜及び前記第二透明導電膜は、同一の材料を含むことが好ましく、同一の材料のみからなることがより好ましい。これにより、第一透明導電膜をより低コストで形成することが可能となる。【００５０】
前記第一透明導電膜及び第二透明導電膜の材質としては、特に限定されるものではないが、例えば、インジウム酸化スズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ：Ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ  ＴｉｎＯｘｉｄｅ）等が好適に用いられる。【００５１】
前記第一ＦＥＴは、光により特性が変化する半導体を含み、前記半導体は、遮光膜によって遮光されることが好ましい。光により特性が変化する半導体としては、例えば、ａ−Ｓｉやμｃ−Ｓｉ等が挙げられる。したがって、これらの半導体をイオンセンサに用いるためには、遮光して特性が変化しないようにすることが好ましい。そのため、光により特性が変化する半導体を遮光することにより、光により特性が変化する半導体を表示部だけでなくイオンセンサにおいても好適に用いることが可能となる。【００５２】
前記遮光膜は、前記第一ＦＥＴを表示装置外部の光（外光）及び／又は表示装置内部の光から遮光するものである。表示装置内部の光としては、例えば、表示装置内部で生じた反射光等が挙げられる。また、表示装置が有機ＥＬやプラズマディスプレイ等、自発光型であるときは、それらの表示装置が備える発光素子からの光が挙げられる。一方、非自発光型である液晶表示装置のときは、バックライトの光が挙げられる。表示装置内部で生じた反射光等は、数１０Ｌｘ程度であり、第一ＦＥＴに与える影響は比較的小さい。一方、外光としては、太陽光、室内照明（例えば蛍光灯）等が挙げられる。太陽光は、３０００〜１０００００Ｌｘであり、実使用時（暗室での使用は除く。）の室内の蛍光灯は、１００〜３０００Ｌｘであり、いずれも第一ＦＥＴに与える影響は大きい。したがって、前記遮光膜は、好適には前記第一ＦＥＴを少なくとも外光から遮断するものであり、より好適には外光と表示装置内部の光との両方を遮断するものである。【００５３】
前記遮光膜は、第一遮光膜であり、前記表示部は、第二遮光膜を有することが好ましい。これにより、本発明の表示装置として例えば液晶表示装置や有機ＥＬディスプレイを適用した場合、混色を抑制することを目的として、表示部の各画素又はサブ画素の境界に第二遮光膜を設けることができる。また、第一遮光膜及び第二遮光膜を形成するための材料や工程の少なくとも一部を互いに同じくすることが可能となり、第一遮光膜を低コストで形成することが可能となる。【００５４】
前記第一遮光膜及び前記第二遮光膜は、同一の材料を含むことが好ましく、同一の材料のみからなることがより好ましい。これにより、第一遮光膜をより低コストで形成することが可能となる。【００５５】
前記イオンセンサアンテナ（第一イオンセンサアンテナ）は、前記第一ＦＥＴのチャネル領域と重ならなくてもよいし、重なってもよい。アンテナは、通常、光により特性が変化する半導体を含まないため、遮光される必要はない。すなわち、例え第一ＦＥＴを遮光する必要が生じたとしても、アンテナの周辺に遮光膜が配されている必要はない。したがって、前者の形態のように、アンテナをチャネル領域外に設ければ、第一ＦＥＴの配置場所の制約を受けることなく、アンテナの配置場所を自由に決定することができる。そのため、イオンをより効果的に検出できる場所、例えば、大気をアンテナに導くための流路やファンの近くの場所等にアンテナを容易に形成することが可能となる。他方、後者の形態のように、アンテナをチャネル領域内に設ければ、第一ＦＥＴのゲート電極そのものをアンテナとして機能させることができる。したがって、イオンセンサ素子をより小型化することが可能となる。【００５６】
前記イオンセンサの少なくとも一部と、前記表示部駆動回路の少なくとも一部とは、共通の電源に接続されることが好ましい。共通の電源を用いることで、イオンセンサと表示部とが、別々の電源を有しているものよりも、電源を形成するためのコスト、及び、電源を配置するためのスペースを削減することができる。より具体的には、少なくとも、第一ＦＥＴのソース又はドレインと、ＴＦＴアレイのＴＦＴのゲートとが共通の電源に接続されることが好ましい。【００５７】
前記表示装置に係る製品は、特に限定されないが、好適には、テレビ、パーソナルコンピュータ用ディスプレイ等の据え置き型ディスプレイが挙げられる。これにより、据え置き型ディスプレイが置かれた室内環境におけるイオン濃度を該ディスプレイに表示させることが可能となる。また、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）等の携帯機器も好適な例として挙げられる。これにより、様々な場所のイオン濃度を手軽に計測することが可能となる。更に、表示部を備えたイオン発生装置も好適な例として挙げられ、これにより、イオン発生装置から放出されるイオンの濃度を表示部に表示させることが可能となる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、低コストでありながら、プラスイオン及びマイナスイオンを高精度に検出することが可能なイオンセンサ及び表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態１、２に係るイオンセンサ及び表示装置のブロック図である。
【図２】実施形態１、２に係るイオンセンサ及び表示装置の断面を示す断面模式図である。
【図３】実施形態１、２に係るイオンセンサ及び表示装置の断面を示す断面模式図である。
【図４】実施形態１、２に係るイオンセンサ回路１０７とＴＦＴアレイ１０１の一部とを示す等価回路である。
【図５】実施形態１に係るイオンセンサ回路のタイミングチャートである。
【図６】実施形態１に係るイオンセンサ及び表示装置におけるＩｄ−Ｖｇカーブを示すグラフである。
【図７】実施形態１に係るイオンセンサ回路のタイミングチャートである。
【図８】実施形態１に係るイオンセンサ及び表示装置におけるＩｄ−Ｖｇカーブを示すグラフである。
【図９】実施形態２に係るイオンセンサ回路のタイミングチャートである。
【図１０】実施形態２に係るイオンセンサ回路のタイミングチャートである。
【図１１】シングルゲートセンサにおけるＩｄ−Ｖｇカーブである。
【図１２】バックゲートを備えたＴＦＴの断面模式図である。
【図１３】ダブルゲートセンサにおけるＩｄ−Ｖｇカーブである。
【図１４】変形例に係るイオンセンサ回路を示す等価回路である。
【図１５】変形例に係るマイナスイオン検知用回路及びプラスイオン検知用回路のタイミングチャートである。
【図１６】実施形態１に係るイオンセンサ回路の一部を示す等価回路である。
【図１７】実施形態１に係る別のイオンセンサ回路の一部を示す等価回路である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
【００６１】
（実施形態１）
本実施形態では、Ｎチャネル型のＴＦＴを含み、検知対象が空気中のイオンであるイオンセンサと、該イオンセンサを備えた液晶表示装置とを例に挙げて説明する。図１は、本実施形態に係るイオンセンサ及び表示装置のブロック図である。
【００６２】
本実施形態に係る表示装置１１０は、液晶表示装置であり、空気中のイオン濃度を測定するためのイオンセンサ１２０（イオンセンサ部）と、種々の映像を表示するための表示部１３０とを備える。表示部１３０は、表示部駆動回路１１５として、表示部駆動用ＴＦＴアレイ１０１、ゲートドライバ（表示用走査信号線駆動回路）１０３及びソースドライバ（表示用映像信号線駆動回路）１０４を含む。イオンセンサ１２０は、イオンセンサ駆動／読出し回路１０５、演算処理ＬＳＩ１０６及びイオンセンサ回路１０７を含む。電源回路１０９は、イオンセンサ１２０及び表示部１３０に共用される。イオンセンサ回路１０７は、空気中のイオン濃度を電気的な物理量に変換するために必要な素子（好ましくは、ＦＥＴ及びイオンセンサアンテナ）を少なくとも含む回路であり、イオンを検知（捕集）する機能も含む。
【００６３】
表示部１３０は、従来の液晶表示装置等のアクティブマトリクス型の表示装置と同様の回路構成を有する。すなわち、ＴＦＴアレイ１０１が形成された領域、すなわち表示領域に、線順次駆動により映像が表示される。
【００６４】
イオンセンサ１２０の機能について概略すると以下の通りである。まず、イオンセンサ回路１０７において、空気中のイオンを検知（捕集）し、検知されたイオンの量に応じた電圧値を生成する。この電圧値は駆動／読出し回路１０５に送られ、ここでデジタル信号に変換される。この信号は、ＬＳＩ１０６に送られ、ここで所定の計算方法に基づきイオン濃度が演算されるとともに、該演算結果を表示領域に表示するための表示用データが生成される。この表示用データは、ソースドライバ１０４を介してＴＦＴアレイ１０１に送信され、表示データに応じたイオン濃度が最終的に表示される。電源回路１０９は、ＴＦＴアレイ１０１、ゲートドライバ１０３、ソースドライバ１０４、及び、駆動／読出し回路１０５に電源を供給する。駆動／読出し回路１０５は、上記機能の他、後述する突上げ／突下げ配線、リセット配線及び入力配線を制御し、それぞれの配線に所望のタイミングで所定の電源を供給する。
【００６５】
なお、駆動／読出し回路１０５は、イオンセンサ回路１０７、ゲートドライバ１０３、ソースドライバ１０４等の他の回路に含まれてもよく、ＬＳＩ１０６に含まれてもよい。
【００６６】
また、本実施形態においては、ＬＳＩ１０６の代わりに、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）上で機能するソフトウェアを用いて演算処理を行ってもよい。
【００６７】
図２を用いて、表示装置１１０の構造について説明する。図２は、図１に示す線分Ａ１−Ａ２にて切断した状態におけるイオンセンサ及び表示装置の断面模式図である。イオンセンサ１２０は、イオンセンサ回路１０７と、空気イオン導入／導出路４２と、ファン（図示せず）と、遮光膜１２ａ（第一遮光膜）とを備える。イオンセンサ回路１０７は、イオンセンサ素子である、センサＴＦＴ（第一ＦＥＴ）３０及びイオンセンサアンテナ４１を含む。一方、表示部１３０は、ピクセルＴＦＴ（第三ＦＥＴ）４０を含むＴＦＴアレイ１０１と、遮光膜１２ｂ（第二遮光膜）と、ＲＧＢ、ＲＧＢＹ等の色を含むカラーフィルタ１３と、液晶３２と、偏光板３１ａ、３１ｂとを備える。
【００６８】
アンテナ４１は、空気中のイオンを検知（捕集）する導電部材であり、センサＴＦＴ３０のゲートに接続されている。アンテナ４１は、外部環境に曝露される部分（露出部）を含み、アンテナ４１の表面（露出部）にイオンが付着するとアンテナ４１の電位が変化し、それに応じてセンサＴＦＴ３０のゲートの電位も変化する。その結果、センサＴＦＴ３０のソース及びドレイン間の電流及び／又は電圧が変化する。このように、イオンセンサ素子が、アンテナ４１と、センサＴＦＴ３０とから形成されることにより、従来の平行平板型のイオンセンサよりも小型化することが可能である。
【００６９】
導入／導出路４２は、アンテナ４１上を効率的に通気させるための経路であり、ファンによって、図２の手前から奥、又は、奥から手前に空気が流れる。
【００７０】
また、表示装置１１０は、大部分が対向する二枚の絶縁性基板１ａ、１ｂを備え、基板１ａ、１ｂの間には液晶３２が狭持されている。センサＴＦＴ３０及びＴＦＴアレイ１０１は、基板１ａ、１ｂが対向する位置において、基板１ａ（ＴＦＴアレイ基板）の液晶側の主面上に設けられる。ＴＦＴアレイ１０１には、ピクセルＴＦＴ４０がマトリクス状に多数配されている。アンテナ４１、導入／導出路４２及びファンは、基板１ａ、１ｂが対向しない位置において、基板１ａの液晶側の主面上に設けられる。このように、アンテナ４１は、センサＴＦＴ３０のチャネル領域外に設けられる。これにより、導入／導出路４２及びファンの近くにアンテナ４１を容易に配置することができるので、アンテナ４１に効率よく大気を送り込むことが可能となる。また、センサＴＦＴ３０及び遮光膜１２ａは、表示部１３０の端部（額縁領域）に設けられる。これにより、額縁領域の空いたスペースを有効活用することができるので、表示装置１１０のサイズを変更することなく、イオンセンサ回路１０７を形成することが可能となる。
【００７１】
このように、基板１ａの同一主面上には、イオンセンサ回路１０７に含まれるセンサＴＦＴ３０及びイオンセンサアンテナ４１と、表示部駆動回路１１５に含まれるＴＦＴアレイ１０１とが少なくとも形成される。これにより、ＴＦＴアレイ１０１を形成する工程を援用してセンサＴＦＴ３０及びイオンセンサアンテナ４１を形成できる。
【００７２】
他方、遮光膜１２ａ、１２ｂ及びカラーフィルタ１３は、基板１ａ、１ｂが対向する位置において、基板１ｂ（対向基板）の液晶側の主面上に設けられる。遮光膜１２ａは、センサＴＦＴ３０と対向する位置に設けられ、遮光膜１２ｂ及びカラーフィルタ１３は、ＴＦＴアレイ１０１と対向する位置に設けられる。後に詳述するが、センサＴＦＴ３０は、光に対する特性が変化する半導体であるａ−Ｓｉを含む。上記の通り、センサＴＦＴ３０が、遮光膜１２ａによって遮光されることで、ａ−Ｓｉの特性、すなわちセンサＴＦＴ３０の出力特性が変化するのを抑制できるので、イオン濃度をより高精度に測定することができる。
【００７３】
偏光板３１ａ、３１ｂは、基板１ａ、１ｂの液晶とは反対側（外側）の主面上にそれぞれ設けられる。
【００７４】
図３を用いて、表示装置１１０の構造について更に詳述する。図３は、本実施形態に係るイオンセンサ及び表示装置の断面模式図である。
【００７５】
絶縁性基板１ａの液晶側の主面上には、第一導電層、絶縁膜３、水素化ａ−Ｓｉ層、ｎ＋ａ−Ｓｉ層、第二導電層、パッシベーション膜９及び第三導電層がこの順に積層されている。
【００７６】
第一導電層には、イオンセンサアンテナ電極２ａ、リセット配線２ｂ、後述する接続配線２２、突上げ／突下げ容量電極２ｃ及びゲート電極２ｄ、２ｅが形成される。これらの電極は、第一導電層に形成され、例えば、スパッタ法及びフォトリソ法により、同一の材料から同一の工程により形成されることが可能である。第一導電層は、単層又は積層の金属層から形成される。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）の単層、下層のＡｌ／上層のチタン（Ｔｉ）の積層、下層のＡｌ／上層のモリブデン（Ｍｏ）の積層等が挙げられる。リセット配線２ｂ、接続配線２２及び容量電極２ｃについては、図４を用いて後に詳述する。
【００７７】
絶縁膜３は、イオンセンサアンテナ電極２ａ、リセット配線２ｂ、接続配線２２、突上げ／突下げ容量電極２ｃ及びゲート電極２ｄ、２ｅを覆うように、基板１ａ上に設けられる。絶縁膜３上には、水素化ａ−Ｓｉ層４ａ、４ｂ、ｎ＋ａ−Ｓｉ層５ａ、５ｂ、ソース電極６ａ、６ｂ、ドレイン電極７ａ、７ｂ及び突上げ／突下げ容量電極８が形成される。ソース電極６ａ、６ｂ、ドレイン電極７ａ、７ｂ及び容量電極８は、第二導電層に形成され、例えば、スパッタ法及びフォトリソ法により、同一の材料から同一の工程により形成されることが可能である。第二導電層は、単層又は積層の金属層から形成される。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）の単層、下層のＡｌ／上層のＴｉの積層、下層のＴｉ／上層のＡｌの積層等が挙げられる。また、水素化ａ−Ｓｉ層４ａ、４ｂは、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）ＣＶＤ法及びフォトリソ法により、同一の材料から同一の工程により形成されることが可能であり、ｎ＋ａ−Ｓｉ層５ａ、５ｂも、例えば、ＣＶＤ法及びフォトリソ法により、同一の材料から同一の工程により形成されることが可能である。上記の通り、各種電極や半導体を形成するにあたり、材料や工程の少なくとも一部を同じくすることが可能である。これにより、各種電極や半導体から構成されるセンサＴＦＴ３０及びピクセルＴＦＴ４０の形成に必要なコストを削減することが可能となる。ＴＦＴ３０、４０の構成要素については、後に更に詳述する。
【００７８】
パッシベーション膜９は、水素化ａ−Ｓｉ層４ａ、４ｂ、ｎ＋ａ−Ｓｉ層５ａ、５ｂ、ソース電極６ａ、６ｂ、ドレイン電極７ａ、７ｂ及び容量電極８を覆うように、絶縁膜３上に設けられる。パッシベーション膜９上には、透明導電膜１１ａ（第一透明導電膜）及び透明導電膜１１ｂ（第二透明導電膜）が形成される。透明導電膜１１ａは、絶縁膜３及びパッシベーション膜９を貫通するコンタクトホール１０ａを介してアンテナ電極２ａと接続される。コンタクトホール１０ａによってアンテナ電極２ａが剥き出しとならないように透明導電膜１１ａが配されることで、アンテナ電極２ａが外部環境に曝露され腐食するのを防ぐことができる。透明導電膜１１ｂは、パッシベーション膜９を貫通するコンタクトホール１０ｂを介してドレイン電極７ｂと接続される。透明導電膜１１ａ、１１ｂは、第三導電層に形成され、例えば、スパッタ法及びフォトリソ法により、同一の材料から同一の工程により形成されることが可能である。第三導電層は、単層又は積層の透明導電膜から形成される。具体的には、ＩＴＯ膜、ＩＺＯ膜等が挙げられる。なお、透明導電膜１１ａ、１１ｂを構成する全ての材料が互いに完全に同一である必要はなく、また、透明導電膜１１ａ、１１ｂを形成するための全ての工程が完全に同一である必要はない。例えば、透明導電膜１１ａ及び／又は透明導電膜１１ｂが多層構造を有しているとき、二つの透明導電膜に共通する層のみを同一の材料から同一の工程により形成することも可能である。上記の通り、透明導電膜１１ｂを形成するための材料や工程の少なくとも一部を透明導電膜１１ａの形成に流用することで、透明導電膜１１ａを低コストで形成することが可能となる。
【００７９】
また、遮光膜１２ａ及び遮光膜１２ｂも同一の材料から同一の工程により形成されることが可能である。具体的には、遮光膜１２ａ、１２ｂは、クロム（Ｃｒ）等の不透明な金属膜、不透明な樹脂膜等から形成される。該樹脂膜としては、炭素を含有するアクリル樹脂等が挙げられる。上記の通り、遮光膜１２ｂを形成するための材料や工程の少なくとも一部を遮光膜１２ａの形成に流用することで、遮光膜１２ａを低コストで形成することが可能となる。
【００８０】
ＴＦＴ３０、４０の構成要素について更に詳述する。センサＴＦＴ３０は、ゲート電極２ｄ、絶縁膜３、水素化ａ−Ｓｉ層４ａ、ｎ＋ａ−Ｓｉ層５ａ、ソース電極６ａ及びドレイン電極７ａから形成される。ピクセルＴＦＴ４０は、ゲート電極２ｅ、絶縁膜３、水素化ａ−Ｓｉ層４ｂ、ｎ＋ａ−Ｓｉ層５ｂ、ソース電極６ｂ及びドレイン電極７ｂから形成される。絶縁膜３は、センサＴＦＴ３０及びピクセルＴＦＴ４０において、ゲート絶縁膜として機能する。ＴＦＴ３０、４０は、ボトムゲート型のＴＦＴである。ｎ＋ａ−Ｓｉ層５ａ、５ｂは、リン（Ｐ）等のＶ族元素がドーピングされる。すなわち、センサＴＦＴ３０及びピクセルＴＦＴ４０は、Ｎチャネル型ＴＦＴである。
【００８１】
アンテナ４１は、透明導電膜１１ａ及びアンテナ電極２ａから形成される。また、突上げ／突下げ容量電極２ｃ、８と、誘電体として機能する絶縁膜３とから、キャパシタである突上げ／突下げ容量４３が形成される。容量電極２ｃは、ゲート電極２ｄ及びアンテナ電極２ａに接続され、容量電極８は、突上げ／突下げ配線２３に接続されている。これにより、ゲート電極２ｄ及びアンテナ４１の容量を大きくすることができるので、イオン濃度の測定中における外来ノイズの影響を抑えることができる。したがって、センサ動作をより安定にでき、精度をより高くすることができる。また、両イオンを高精度に検出することができるが、その詳細は後述する。
【００８２】
次に、図４を用いて、イオンセンサ回路１０７及びＴＦＴアレイ１０１の回路構成及び動作機構について説明する。図４は、本実施形態に係るイオンセンサ回路１０７とＴＦＴアレイ１０１の一部とを示す等価回路である。
【００８３】
まず、ＴＦＴアレイ１０１について説明する。ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｄは、ゲートバスラインＧｎ、Ｇｎ＋１、・・・を介して、ゲートドライバ１０３と接続され、ソース電極６ｂは、ソースバスラインＳｍ、Ｓｍ＋１、・・・を介して、ソースドライバ１０４と接続される。ピクセルＴＦＴ４０のドレイン電極７ｂは、画素電極として機能する透明導電膜１１ｂと接続される。ピクセルＴＦＴ４０は、サブ画素毎に設けられ、スイッチング素子として機能する。ゲートバスラインＧｎ、Ｇｎ＋１、・・・には、ゲートドライバ１０３から所定のタイミングで走査パルス（走査信号）が供給され、該走査パルスは、線順次方式で各ピクセルＴＦＴ４０に印加される。ソースバスラインＳｍ、Ｓｍ＋１、・・・には、ソースドライバ１０４で生成された任意の映像信号、及び／又は、マイナスイオン濃度に基づき算出された表示用データが供給される。そして、走査パルスの入力により一定期間だけオン状態とされたピクセルＴＦＴ４０に接続された画素電極（透明導電膜１１ｂ）に、映像信号及び／又は表示用データが所定のタイミングで供給される。液晶に書き込まれた所定レベルの映像信号及び／又は表示用データは、これらの信号及び／又はデータが印加された画素電極と、この画素電極に対向する対向電極（図示せず）との間で一定期間保持される。ここで、これらの画素電極及び対向電極の間に形成される液晶容量と並列に液晶補助容量（Ｃｓ）３６が形成される。液晶補助容量３６は、各サブ画素において、ドレイン電極７ａ及び液晶補助容量線Ｃｓｎ、Ｃｓｎ＋１、・・・の間に形成される。なお、容量線Ｃｓｎ、Ｃｓｎ＋１、・・・は、第一導電層に形成され、ゲート配線Ｇｎ、Ｇｎ＋１、・・・と平行に設けられる。
【００８４】
次に、イオンセンサ回路１０７の回路構成について説明する。センサＴＦＴ３０のドレイン電極７ａには、入力配線２０が接続される。入力配線２０には、Ｈｉｇｈ電圧（＋１０Ｖ）又はＬｏｗ電圧（０Ｖ）が印加され、入力配線２０の電圧をＶｄｄとする。ソース電極６ａには、出力配線２１が接続される。出力配線２１の電圧をＶｏｕｔとする。また、センサＴＦＴ３０のゲート電極２ｄには、接続配線２２を介してアンテナ４１が接続される。更に、接続配線２２には、リセット配線２ｂが接続される。配線２２、２ｂ同士の交点（ノード）をｎｏｄｅ−Ｚとする。リセット配線２ｂは、ｎｏｄｅ−Ｚ、すなわちセンサＴＦＴ３０のゲートとアンテナ４１との電圧をリセットするための配線である。リセット配線２ｂには、Ｈｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）又はＬｏｗ電圧（−１０Ｖ）が印加され、リセット配線２ｂの電圧をＶｒｓｔとする。更に、接続配線２２には、突上げ／突下げ容量４３を介して突上げ／突下げ配線２３が接続される。突上げ／突下げ配線２３には、Ｈｉｇｈ電圧又はＬｏｗ電圧（例えば−１０Ｖ）が印加され、突上げ／突下げ配線２３の電圧をＶｒｗとする。ＶｒｗのＨｉｇｈ電圧及びＬｏｗ電圧、すなわちＶｒｗの波形は、Ｈｉｇｈ電圧及びＬｏｗ電圧それぞれを供給する電源の値を変化させることによって、所望の値に調整することが可能である。なお、電源の値を変化させる方法としては、下記（１）又は（２）の方法が挙げられる。（１）複数の電源を用意し、スイッチ（例えば、半導体スイッチ、トランジスタ等）によって配線２３に接続される電源を切り替える方法。どの電源に接続するか、すなわち該スイッチの接続先は、ホスト側からの信号により制御される。より具体的には、図１６に示すように、電源の値が互いに異なる電源６２、６３を用意し、スイッチ６５、６６によって配線２３に接続される電源を切り替える方法が挙げられる。（２）一つの電源にラダー抵抗を接続し、出力したい電圧（抵抗）を選択する方法。どの電圧（抵抗）に接続するかは、ホスト側からの信号により制御される。より具体的には、図１７に示すように、電源６４にラダー抵抗を接続し、出力したい電圧（抵抗）をスイッチ６７、６８、６９のオンオフにより選択する方法が挙げられる。出力配線２１には、定電流回路２５及びアナログ−デジタル変換回路（ＡＤＣ）２６が接続される。定電流回路２５は、Ｎチャネル型のＴＦＴ（定電流ＴＦＴ）から構成され、定電流ＴＦＴのドレインは、出力配線２１に接続される。定電流ＴＦＴのソースは、定電流源に接続され、その電圧Ｖｓｓは、ＶｄｄのＨｉｇＨ電圧よりも低電圧に固定される。定電流ＴＦＴのゲートは、定電圧源に接続される。定電流ＴＦＴのゲートの電圧Ｖｂａｉｓは、定電流ＴＦＴのソース及びドレインの間に一定の電流（例えば、１μＡ）が流れるように、所定の値に固定される。定電流回路２５及びＡＤＣ２６は、駆動／読出し回路１０５内に形成される。
【００８５】
なお、アンテナ４１、センサＴＦＴ３０のゲート、リセット配線２ｂ、接続配線２２及び突上げ／突下げ容量４３は、アンテナ電極２ａ、ゲート電極２ｄ、リセット配線２ｂ、容量電極２ｃ及び接続配線２２が第一導電層に一体的に形成されることによって、互いに接続される。他方、駆動／読出し回路１０５、ゲートドライバ１０３及びソースドライバ１０４はそれぞれ、基板１ａ上には直接形成されず、ＬＳＩチップ等の半導体チップに形成され、半導体チップは、基板１ａ上に実装される。
【００８６】
続いて、図５〜８を用いてイオンセンサ回路の動作機構について詳細に説明する。図５は、マイナスイオン濃度を測定する際の本実施形態に係るイオンセンサ回路のタイミングチャートであり、図６は、本実施形態に係るイオンセンサ及び表示装置におけるＩｄ−Ｖｇカーブを示すグラフである。また、図７は、プラスイオン濃度を測定する際の本実施形態に係るイオンセンサ回路のタイミングチャートであり、図８は、本実施形態に係るイオンセンサ及び表示装置におけるＩｄ−Ｖｇカーブを示すグラフである。
【００８７】
まず、図５及び６を用いてマイナスイオン濃度の測定について説明する。初期状態において、Ｖｒｓｔは、Ｌｏｗ電圧（−１０Ｖ）に設定される。このとき、ＶｒｓｔをＬｏｗ電圧（−１０Ｖ）に設定するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＬｏｗ電圧（−１０Ｖ）を印加するための電源を流用することができる。また、初期状態において、Ｖｄｄは、Ｌｏｗ電圧（０Ｖ）に設定されている。イオン濃度の測定が開始される前に、まず、リセット配線２ｂにＨｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）が印加され、アンテナ４１の電圧（ｎｏｄｅ−Ｚの電圧）が＋２０Ｖにリセットされる。このとき、リセット配線２ｂにＨｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）に設定するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＨｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）を印加するための電源を流用することができる。ｎｏｄｅ−Ｚの電圧がリセットされた後、リセット配線２ｂは、ハイインピーダンス状態に保たれる。そして、イオンの導入が開始され、アンテナ４１にマイナスイオンが捕集されると、＋２０Ｖにリセットされた、すなわち、プラスにチャージされたｎｏｄｅ−Ｚの電圧は、マイナスイオンによって中和され低下する（センシング動作）。マイナスイオン濃度が高いほど、電圧が低下するスピードは速くなる。イオンを導入してから所定の時間が経過した後、入力配線２０にＨｉｇｈ電圧（＋１０Ｖ）を一時的に印加する。すなわち、入力配線２０に＋１０Ｖのパルス電圧を印加する。同時に、突上げ／突下げ配線２３に任意のプラスのパルス電圧（Ｈｉｇｈ電圧）を印加し、突上げ／突下げ容量４３を介してｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突上げる。また、出力配線２１は、定電流回路２５に接続されている。したがって、入力配線２０に＋１０Ｖのパルス電圧を印加すると、入力配線２０及び出力配線２１には一定の電流が流れる。ただし、センサＴＦＴ３０のゲートの開き具合、すなわち、突上げられたｎｏｄｅ−Ｚの電圧の差に応じて、出力配線２１の電圧Ｖｏｕｔは変化することとなる。この電圧ＶｏｕｔをＡＤＣ２６で検出することで、マイナスイオン濃度を検出することが可能となる。なお、定電流回路２５を設けず、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧の差に応じて変化する出力配線２１の電流Ｉｄを検出することで、マイナスイオン濃度を検出することも可能である。突上げ／突下げ配線２３に印加するプラスの電圧は、図６に示すように、ΔＩｄ／ΔＶｇが所望の値以上となる電圧領域にＶｇが入るように、すなわち高Ｓ／Ｎ比が確保できるように、設定される。よって、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突き上げなくとも、Ｖｇがマイナスイオン濃度の検出に適した電圧領域に入っているのであれば、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突上げる必要はない。
【００８８】
続いて、図７及び８を用いてプラスイオン濃度の測定について説明する。初期状態において、Ｖｒｓｔは、Ｈｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）に設定される。このとき、ＶｒｓｔをＨｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）に設定するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＨｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）を印加するための電源を流用することができる。また、初期状態において、Ｖｄｄは、Ｌｏｗ電圧（０Ｖ）に設定されている。イオン濃度の測定が開始される前に、まず、リセット配線２ｂにＬｏｗ電圧（−１０Ｖ）が印加され、アンテナ４１の電圧（ｎｏｄｅ−Ｚの電圧）が−１０Ｖにリセットされる。このとき、リセット配線２ｂにＬｏｗ電圧（−１０Ｖ）に設定するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＬｏｗ電圧（−１０Ｖ）を印加するための電源を流用することができる。ｎｏｄｅ−Ｚの電圧がリセットされた後、リセット配線２ｂは、ハイインピーダンス状態に保たれる。そして、イオンの導入が開始され、アンテナ４１にプラスイオンが捕集されると、−１０Ｖにリセットされた、すなわち、マイナスにチャージされたｎｏｄｅ−Ｚの電圧は、プラスイオンによって中和され上昇する（センシング動作）。プラスイオン濃度が高いほど、電圧が上昇するスピードは速くなる。イオンを導入してから所定の時間が経過した後、入力配線２０にＨｉｇｈ電圧（＋１０Ｖ）を一時的に印加する。すなわち、入力配線２０に＋１０Ｖのパルス電圧を印加する。同時に、突上げ／突下げ配線２３に任意のプラスのパルス電圧（Ｈｉｇｈ電圧）を印加し、突上げ／突下げ容量４３を介してｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突上げる。また、出力配線２１は、定電流回路２５に接続されている。したがって、入力配線２０に＋１０Ｖのパルス電圧を印加すると、入力配線２０及び出力配線２１には一定の電流が流れる。ただし、センサＴＦＴ３０のゲートの開き具合、すなわち、突上げられたｎｏｄｅ−Ｚの電圧の差に応じて、出力配線２１の電圧Ｖｏｕｔは変化することとなる。この電圧ＶｏｕｔをＡＤＣ２６で検出することで、プラスイオン濃度を検出することが可能となる。なお、定電流回路２５を設けず、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧の差に応じて変化する出力配線２１の電流Ｉｄを検出することで、プラスイオン濃度を検出することも可能である。突上げ／突下げ配線２３に印加するプラスの電圧は、図８に示すように、ΔＩｄ／ΔＶｇが所望の値以上となる電圧領域にＶｇが入るように、すなわち高Ｓ／Ｎ比が確保できるように、設定される。
【００８９】
なお、本実施形態では、ＶｄｄのＨｉｇｈ電圧は＋１０Ｖに特に限定されず、リセット配線２ｂに印加されるＨｉｇｈ電圧、すなわちピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅに印加されるＨｉｇｈ電圧と同じ＋２０Ｖとしてもよい。これにより、ＶｄｄのＨｉｇｈ電圧を印加するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＨｉｇｈ電圧を印加するための電源を流用することができる。また、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突上げしない状態のときの突上げ／突下げ配線２３の電圧（ＶｒｗのＬｏｗ電圧）は、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅに印加されるＬｏｗ電圧と同じ−１０Ｖとしてもよい。これにより、ＶｒｗのＬｏｗ電圧を印加するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＬｏｗ電圧を印加するための電源を流用することができる。一方、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突上げるときの突上げ／突下げ配線２３の電圧（ＶｒｗのＨｉｇｈ電圧）は、上述のように、ΔＩｄ／ΔＶｇが大きくなるように適宜設定される。
【００９０】
（実施形態２）
実施形態２に係る表示装置は、以下の点以外は、実施形態１と同様の構成を有する。すなわち、実施形態１に係る表示装置は、Ｎチャネル型のセンサＴＦＴ３０を用いて大気中のイオン濃度が測定可能なイオンセンサを備えるが、実施形態２に係る表示装置は、Ｐチャネル型のセンサＴＦＴ３０を用いて大気中のイオン濃度が測定可能なイオンセンサを備える。
【００９１】
具体的には、ｎ＋ａ−Ｓｉ層５ａ、５ｂの代わりにｐ＋ａ−Ｓｉ層が形成され、ｐ＋ａ−Ｓｉ層には、ホウ素（Ｂ）等のＩＩＩ族元素がドーピングされる。すなわち、本実施形態では、センサＴＦＴ３０及びピクセルＴＦＴ４０は、Ｐチャネル型ＴＦＴである。
【００９２】
また、突上げ／突下げ配線２３には、Ｈｉｇｈ電圧（例えば＋２０Ｖ）又はＬｏｗ電圧が印加され、ＶｒｗのＬｏｗ電圧は、所望の値に調整することが可能である。
【００９３】
続いて、図９及び１０を用いてイオンセンサ回路の動作機構について詳細に説明する。図９は、マイナスイオン濃度を測定する際の本実施形態に係るイオンセンサ回路のタイミングチャートであり、図１０は、プラスイオン濃度を測定する際の本実施形態に係るイオンセンサ回路のタイミングチャートである。
【００９４】
まず、図９を用いてマイナスイオン濃度の測定について説明する。初期状態において、Ｖｒｓｔは、Ｌｏｗ電圧（−１０Ｖ）に設定される。このとき、ＶｒｓｔをＬｏｗ電圧（−１０Ｖ）に設定するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＬｏｗ電圧（−１０Ｖ）を印加するための電源を流用することができる。また、初期状態において、Ｖｄｄは、Ｌｏｗ電圧（０Ｖ）に設定されている。イオン濃度の測定が開始される前に、まず、リセット配線２ｂにＨｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）が印加され、アンテナ４１の電圧（ｎｏｄｅ−Ｚの電圧）が＋２０Ｖにリセットされる。このとき、リセット配線２ｂにＨｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）に設定するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＨｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）を印加するための電源を流用することができる。ｎｏｄｅ−Ｚの電圧がリセットされた後、リセット配線２ｂは、ハイインピーダンス状態に保たれる。そして、イオンの導入が開始され、アンテナ４１にマイナスイオンが捕集されると、＋２０Ｖにリセットされた、すなわち、プラスにチャージされたｎｏｄｅ−Ｚの電圧は、マイナスイオンによって中和され低下する（センシング動作）。マイナスイオン濃度が高いほど、電圧が低下するスピードは速くなる。イオンを導入してから所定の時間が経過した後、入力配線２０にＨｉｇｈ電圧（＋１０Ｖ）を一時的に印加する。すなわち、入力配線２０に＋１０Ｖのパルス電圧を印加する。同時に、突上げ／突下げ配線２３に任意のマイナスのパルス電圧（Ｌｏｗ電圧）を印加し、突上げ／突下げ容量４３を介してｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突下げる。また、出力配線２１は、定電流回路２５に接続されている。したがって、入力配線２０に＋１０Ｖのパルス電圧を印加すると、入力配線２０及び出力配線２１には一定の電流が流れる。ただし、センサＴＦＴ３０のゲートの開き具合、すなわち、突下げられたｎｏｄｅ−Ｚの電圧の差に応じて、出力配線２１の電圧Ｖｏｕｔは変化することとなる。この電圧ＶｏｕｔをＡＤＣ２６で検出することで、マイナスイオン濃度を検出することが可能となる。なお、定電流回路２５を設けず、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧の差に応じて変化する出力配線２１の電流Ｉｄを検出することで、マイナスイオン濃度を検出することも可能である。突上げ／突下げ配線２３に印加するマイナスの電圧は、ΔＩｄ／ΔＶｇが所望の値以上となる電圧領域にＶｇが入るように、すなわち高Ｓ／Ｎ比が確保できるように、設定される。
【００９５】
続いて、図１０を用いてプラスイオン濃度の測定について説明する。初期状態において、Ｖｒｓｔは、Ｈｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）に設定される。このとき、ＶｒｓｔをＨｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）に設定するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＨｉｇｈ電圧（＋２０Ｖ）を印加するための電源を流用することができる。また、初期状態において、Ｖｄｄは、Ｌｏｗ電圧（０Ｖ）に設定されている。イオン濃度の測定が開始される前に、まず、リセット配線２ｂにＬｏｗ電圧（−１０Ｖ）が印加され、アンテナ４１の電圧（ｎｏｄｅ−Ｚの電圧）が−１０Ｖにリセットされる。このとき、リセット配線２ｂにＬｏｗ電圧（−１０Ｖ）に設定するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＬｏｗ電圧（−１０Ｖ）を印加するための電源を流用することができる。ｎｏｄｅ−Ｚの電圧がリセットされた後、リセット配線２ｂは、ハイインピーダンス状態に保たれる。そして、イオンの導入が開始され、アンテナ４１にプラスイオンが捕集されると、−１０Ｖにリセットされた、すなわち、マイナスにチャージされたｎｏｄｅ−Ｚの電圧は、プラスイオンによって中和され上昇する（センシング動作）。プラスイオン濃度が高いほど、電圧が上昇するスピードは速くなる。イオンを導入してから所定の時間が経過した後、入力配線２０にＨｉｇｈ電圧（＋１０Ｖ）を一時的に印加する。すなわち、入力配線２０に＋１０Ｖのパルス電圧を印加する。同時に、突上げ／突下げ配線２３に任意のマイナスのパルス電圧（Ｌｏｗ電圧）を印加し、突上げ／突下げ容量４３を介してｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突下げる。また、出力配線２１は、定電流回路２５に接続されている。したがって、入力配線２０に＋１０Ｖのパルス電圧を印加すると、入力配線２０及び出力配線２１には一定の電流が流れる。ただし、センサＴＦＴ３０のゲートの開き具合、すなわち、突下げられたｎｏｄｅ−Ｚの電圧の差に応じて、出力配線２１の電圧Ｖｏｕｔは変化することとなる。この電圧ＶｏｕｔをＡＤＣ２６で検出することで、プラスイオン濃度を検出することが可能となる。なお、定電流回路２５を設けず、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧の差に応じて変化する出力配線２１の電流Ｉｄを検出することで、プラスイオン濃度を検出することも可能である。突上げ／突下げ配線２３に印加するマイナスの電圧は、ΔＩｄ／ΔＶｇが所望の値以上となる電圧領域にＶｇが入るように、すなわち高Ｓ／Ｎ比が確保できるように、設定される。よって、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突下げなくとも、Ｖｇがプラスイオン濃度の検出に適した電圧領域に入っているのであれば、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突下げる必要はない。
【００９６】
なお、本実施形態では、ＶｄｄのＨｉｇｈ電圧は＋１０Ｖに特に限定されず、リセット配線２ｂに印加されるＨｉｇｈ電圧、すなわちピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅに印加されるＨｉｇｈ電圧と同じ＋２０Ｖとしてもよい。これにより、ＶｄｄのＨｉｇｈ電圧を印加するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＨｉｇｈ電圧を印加するための電源を流用することができる。また、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突下げしない状態のときの突上げ／突下げ配線２３の電圧（ＶｒｗのＨｉｇｈ電圧）は、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅに印加されるＨｉｇｈ電圧と同じ＋２０Ｖとしてもよい。これにより、ＶｒｗのＨｉｇｈ電圧を印加するための電源として、ピクセルＴＦＴ４０のゲート電極２ｅにＨｉｇｈ電圧を印加するための電源を流用することができる。一方、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突下げるときの突上げ／突下げ配線２３の電圧（ＶｒｗのＬｏｗ電圧）は、上述のように、ΔＩｄ／ΔＶｇが大きくなるように適宜設定される。
【００９７】
上記の通り、実施形態１、２に係るイオンセンサ、及び、該イオンセンサを備えた表示装置は、ｎｏｄｅ−Ｚの電圧を突上げる又は突下げることにより、Ｎチャネル型ＴＦＴ又はＰチャネル型ＴＦＴのいずれかのＴＦＴのみを用いて、プラスイオン及びマイナスイオンの両イオンを高精度に検出することが可能となる。
【００９８】
なお、実施形態１、２において、ｎｏｄｅ−Ｚの突上げ又は突下げ電圧は、（突上げ／突下げ容量４３の大きさ）／（ｎｏｄｅ−Ｚのトータル容量の大きさ）×ΔＶｐｐの式によって決定される。式中、ΔＶｐｐは、ＶｒｗのＨｉｇｈ電圧と、ＶｒｗのＬｏｗ電圧との差である。したがって、実施形態１、２では、突上げ／突下げ容量４３の大きさ及び／又はΔＶｐｐを調節することによって、ｎｏｄｅ−Ｚの突上げ又は突下げ電圧を調整することができる。
【００９９】
以下に、実施形態１及び２の変形例を示す。
上述のように、ｎｏｄｅ−Ｚの突上げ又は突下げ電圧は、突上げ／突下げ容量４３の大きさによっても変化する。したがって、マイナスイオン検知用回路及びプラスイオン検知用回路を作製し、それぞれの回路においてｎｏｄｅ−Ｚ電圧が最適となるように、それぞれの回路の突上げ／突下げ容量の大きさを互いに異ならせてもよい。
【０１００】
図１４及び図１５を用いて、本変形例を実施形態１に適用した場合について更に詳述するが、実施形態２にも同様の思想に基づき、本変形例を適用することができる。図１４は、変形例に係るイオンセンサ回路２０７を示す等価回路である。
【０１０１】
イオンセンサ回路２０７は、マイナスイオン検知用回路２０１と、プラスイオン検知用回路２０２とを含む。回路２０１は、センサＴＦＴ（第一ＦＥＴ）３０、イオンセンサアンテナ（第一イオンセンサアンテナ）４１、及び、突上げ／突下げ容量６０（第一キャパシタ）を含む。回路２０２は、センサＴＦＴ（第二ＦＥＴ）３０、イオンセンサアンテナ（第二イオンセンサアンテナ）４１、及び、突上げ／突下げ容量６１（第二キャパシタ）を含む。回路２０１及び２０２はそれぞれ、突上げ／突下げ容量４３の代わりに、突上げ／突下げ容量６０及び６１を有すること以外は、実施形態１のイオンセンサ回路１０７と同じである。容量６０の大きさ（Ｃ１）及び容量６１の大きさ（Ｃ２）は、互いに異なる値に設定され、Ｃ１は、マイナスイオンを検知するのに最適な値に設定され、Ｃ２は、プラススイオンを検知するのに最適な値に設定されている。
【０１０２】
図１５は、変形例に係るマイナスイオン検知用回路及びプラスイオン検知用回路のタイミングチャートである。容量６０に印加されるパルス電圧の波形（Ｖｒｗの波形）と、容量６１に印加されるパルス電圧の波形（Ｖｒｗの波形）とは同じであり、回路２０１及び２０２は共通の電源を使用することができる。しかしながら、Ｃ１及びＣ２が互いに異なるので、回路２０１及び回路２０２ではｎｏｄｅ−Ｚの突上げ電圧が異なり、それぞれの回路に最適なｎｏｄｅ−Ｚの突上げ電圧を得ることができる。
【０１０３】
なお、本変形例では、回路２０１及び２０２で更にＶｒｗの波形を互いに異ならせ、ｎｏｄｅ−Ｚの突上げ電圧を調整してもよい。
【０１０４】
実施形態１及び２では、液晶表示装置を例に用いて説明したが、各実施形態の表示装置は、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等のＦＰＤであってもよい。
【０１０５】
定電流回路２５は、設けられなくてもよい。すなわち、センサＴＦＴ３０のソース及びドレイン間の電流を測定することでイオン濃度を算出してもよい。
【０１０６】
イオンセンサ１２０に形成されるＴＦＴの導電型と、表示部１３０に形成されるＴＦＴの導電型とは、互いに異なっていてもよい。
【０１０７】
ａ−Ｓｉ層の代わりに、μｃ−Ｓｉ層、ｐ−Ｓｉ層、ＣＧ−Ｓｉ層、酸化物半導体層を用いてもよい。ただし、μｃ−Ｓｉは、ａ−Ｓｉ同様、光に対する感度が高いので、μｃ−Ｓｉ層を含むＴＦＴは、遮光されることが好ましい。一方、ｐ−Ｓｉ、ＣＧ−Ｓｉ及び酸化物半導体は、光に対する感度が低いので、ｐ−Ｓｉ層、又は、ＣＧ−Ｓｉ層を含むＴＦＴは、遮光されなくてもよい。
【０１０８】
なお、イオンセンサ１２０に形成されるＴＦＴに含まれる半導体の種類と、表示部１３０に形成されるＴＦＴの半導体の種類とは、互いに異なっていてもよいが、製造工程を簡略化する観点からは、同じであることが好ましい。
【０１０９】
基板１ａ上に形成されるＴＦＴの種類は、ボトムゲート型に限定されず、トップゲート型、プレーナ型等であってもよい。また、例えば、センサＴＦＴ３０をプレーナ型とした場合、アンテナ４１は、ＴＦＴ３０のチャネル領域上に形成されてもよい。すなわち、ゲート電極２ｄを露出させ、ゲート電極２ｄ自体をイオンセンサアンテナとして機能させてもよい。
【０１１０】
なお、イオンセンサ１２０に形成されるＴＦＴの種類と、表示部１３０に形成されるＴＦＴの種類とは、互いに異なっていてもよい。
【０１１１】
ゲートドライバ１０３、ソースドライバ１０４及び駆動／読出し回路１０５は、モノリシック化され、基板１ａ上に直接形成されてもよい。
【０１１２】
実施形態１及び２では、空気中のプラス又はマイナスイオンの濃度を測定するイオンセンサを例にしたが、本発明のイオンセンサの測定対象種は空気中のイオンに限定されず、溶液中のイオンを測定するものであってもよい。具体的には、たんぱく質、ＤＮＡ、抗体等を検出するバイオセンサとして機能するものであってもよい。
【０１１３】
上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜組み合わされてもよい。
【０１１４】
なお、本願は、２０１０年６月３日に出願された日本国特許出願２０１０−１２８１６７号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
【符号の説明】
【０１１５】
１ａ、１ｂ：絶縁性基板
２ａ：イオンセンサアンテナ電極
２ｂ：リセット配線
２ｃ、８：突上げ／突下げ容量電極
２ｄ、２ｅ、５１：ゲート電極
３、５２、５７：絶縁膜
４ａ、４ｂ、５３：水素化ａ−Ｓｉ層
５ａ、５ｂ、５４：ｎ＋ａ−Ｓｉ層
６ａ、６ｂ、５５：ソース電極
７ａ、７ｂ、５６：ドレイン電極
９：パッシベーション膜
１０ａ、１０ｂ：コンタクトホール
１１ａ：透明導電膜（第一透明導電膜）
１１ｂ：透明導電膜（第二透明導電膜）
１２ａ：遮光膜（第一遮光膜）
１２ｂ：遮光膜（第二遮光膜）
１３：カラーフィルタ
２０：入力配線
２１：出力配線
２２：接続配線
２３：突上げ／突下げ配線
２５：定電流回路
２６：アナログ−デジタル変換回路（ＡＤＣ）
３０：センサＴＦＴ（第一ＦＥＴ、第二ＦＥＴ）
３１ａ、３１ｂ：偏光板
３２：液晶
３６：液晶補助容量（Ｃｓ）
４０：ピクセルＴＦＴ（第三ＦＥＴ）
４１：イオンセンサアンテナ（第一イオンセンサアンテナ、第二イオンセンサアンテナ）
４２：空気イオン導入／導出路
４３：突上げ／突下げ容量
５０：ＴＦＴ
５８：バックゲート電極
５９：基板
６０：突上げ／突下げ容量（第一キャパシタ）
６１：突上げ／突下げ容量（第二キャパシタ）
６２、６３、６４：電源
６５、６６、６７、６８、６９：スイッチ
１０１：表示部駆動用ＴＦＴアレイ
１０３：ゲートドライバ（表示用走査信号線駆動回路）
１０４：ソースドライバ（表示用映像信号線駆動回路）
１０５：イオンセンサ駆動／読出し回路
１０６：演算処理ＬＳＩ
１０７、２０７：イオンセンサ回路
１０９：電源回路
１１０：表示装置
１１５：表示部駆動回路
１２０、１２５：イオンセンサ
１３０、１３５：表示部
２０１：マイナスイオン検知用回路
２０２：プラスイオン検知用回路
【図１】
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【図２】
2011152208.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011152208.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年11月30日(2012.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界効果トランジスタを含むイオンセンサであって、
前記イオンセンサは、イオンセンサアンテナ及びキャパシタを更に含み、
前記イオンセンサアンテナと、前記キャパシタの一方の端子とは、前記電界効果トランジスタのゲート電極に接続され、
前記キャパシタの他方の端子には、電圧が印加され、
前記電圧は、可変である
ことを特徴とするイオンセンサ。
【請求項２】
前記電界効果トランジスタは、第一電界効果トランジスタであり、
前記イオンセンサアンテナは、第一イオンセンサアンテナであり、
前記キャパシタは、第一キャパシタであり、
前記イオンセンサは、第二電界効果トランジスタ、第二イオンセンサアンテナ及び第二キャパシタを更に含み、
前記第二イオンセンサアンテナと、前記第二キャパシタの一方の端子とは、前記第二電界効果トランジスタのゲート電極に接続され、
前記第二キャパシタの他方の端子には、電圧が印加され、
前記第一キャパシタの容量の大きさと、前記第二キャパシタの容量の大きさとは、互いに異なり、
前記第一キャパシタの前記他方の端子と、前記第二キャパシタの前記他方の端子とには、同じ電圧が印加され、
前記第一電界効果トランジスタ、前記第一イオンセンサアンテナ及び前記第一キャパシタは、マイナスイオン検知用回路を構成し、
前記第二電界効果トランジスタ、前記第二イオンセンサアンテナ及び前記第二キャパシタは、プラスイオン検知用回路を構成する
ことを特徴とする請求項１記載のイオンセンサ。
【請求項３】
前記電界効果トランジスタは、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、ポリシリコン、連続粒界結晶シリコン又は酸化物半導体を含む
ことを特徴とする請求項１又は２記載のイオンセンサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のイオンセンサと、表示部駆動回路を含む表示部とを備えた表示装置であって、
前記表示装置は、基板を有し、
前記電界効果トランジスタ及び前記イオンセンサアンテナと、前記表示部駆動回路の少なくとも一部とは、前記基板の同一主面上に形成される
ことを特徴とする表示装置。
【国際調査報告】
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2011152208.tif 000022
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